JP2002155164A - ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

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JP2002155164A JP2000354001A JP2000354001A JP2002155164A JP 2002155164 A JP2002155164 A JP 2002155164A JP 2000354001 A JP2000354001 A JP 2000354001A JP 2000354001 A JP2000354001 A JP 2000354001A JP 2002155164 A JP2002155164 A JP 2002155164A
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rubber
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organic short
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Kazuhiro Yanagisawa
和宏 柳澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた操縦安定性、耐摩耗性、ウエット性およ
び低燃費をもたらすゴム組成物を提供する。 【解決手段】天然ゴムおよび/またはジエン系合成ゴム
100重量部に対し、30〜135m/gのセチルト
リメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTA
B)を有するシリカ10〜120重量部と、0.05〜
50μmの平均径と、10〜2000μmの平均長を有
する有機短繊維1〜20重量部とを配合してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴム組成物およびそれ
を用いた空気入りタイヤ、特に自動車用タイヤの所定部
位に適用して優れた操縦安定性、耐摩耗性、ウエット性
および低燃費をもたらすゴム組成物およびそれを用いた
空気入りタイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高い補強性と優れた耐摩耗性を付
与するカーボンブラックがゴム用補強充填剤として多用
されている。近年、省エネルギーの社会的な要請に伴
い、タイヤ用ゴムの発熱を減じて自動車の燃料消費を低
減するには、カーボンブラックの充填量を減ずるか、ま
たは大粒径のカーボンブラックの使用が考えられる。し
かし、この場合、補強性、対摩耗性、湿潤路面でのグリ
ップ性(ウエット性)が低下するのを免れないことが知
られている。
【0003】他方、低燃費性とウエット性とを両立させ
る充填剤としてシリカがあることが知られている。この
シリカを用いたゴム組成物が、特開平3−252431
号、特開平6−248116号、特開平7−70369
号、特開平7−188466号、特開平7−19685
0号、特開平8−225684号、特開平8−3376
87号公報等に、数多く開示されている。さらに、一層
の低燃費化を達成する技術として、シリカの大粒径化
〔低表面積化〕技術が、特開平8−230411号公報
に開示されている。しかし、かかるシリカ含有ゴム組成
物を用いたタイヤは、低燃費性およびウエット性が改善
されているが、操縦安定性、耐摩耗性等が低下し、まだ
十分に満足のいくタイヤ物性は得られておらず、さらな
る改良が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に自動車
用タイヤの所定部位に適用した場合に優れた操縦安定
性、耐摩耗性、ウエット性および低燃費をもたらすゴム
組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供するこ
とを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、自動車のタ
イヤに使用した場合に、優れた操縦安定性、耐摩耗性、
ウエット性および低燃費をもたらすゴム組成物を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、天然ゴムやジエン系合成ゴ
ムに対し、特定の物性を有するシリカと、特定の物性を
有する有機短繊維とを所定の割合で配合することによ
り、操縦安定性、耐摩耗性およびウェツト性を犠牲にす
ることなく優れた低燃費性を得ることを見出し、本発明
を完成したものである。
【0006】すなわち、本発明は、天然ゴムおよび/ま
たはジエン系合成ゴム100重量部に対し、30〜13
5m/gのセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸
着比表面積(CTAB)を有するシリカ10〜120重
量部と、0.05〜50μmの平均径と、10〜200
0μmの平均長を有する有機短繊維1〜20重量部とを
配合してなることを特徴とするゴム組成物である。
【0007】本発明において、有機短繊維は脂肪族ポリ
アミド、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフ
ィン、ポリビニルアルコールおよびセルロースのいずれ
かよりなることが好ましい。
【0008】また、有機短繊維がゴムマトリックスと化
学的に結合していることが好ましい。
【0009】さらに、有機短繊維が、ポリオレフィンと
ジエン系エラストマーとからなるマトリックスに脂肪族
ポリアミドを微細繊維状に分散させたものであるか、マ
レイン酸変性ポリオレフィンよりなるのが好ましい。
【0010】また、本発明は、上述したゴム組成物を、
トレッド部、ベーストレッド部、サイドトレッド部の少
なくとも一つに用いたことを特徴とする空気入りタイヤ
を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のゴム組成物においては、
低燃費とウエット性を両立させる特定のシリカを配合す
るとともに、特定の有機短繊維を組み合わされているの
で、トレッドゴムとしての弾性率が向上し、タイヤブロ
ックの剛性が上昇し、その結果ブロックのムービングが
抑制されて操縦安定性および耐摩耗性が改良される。
【0012】本発明で用いるジエン系合成ゴムとして
は、ポリイソプレン合成ゴム(IR)、ポリブタジエン
ゴム(BR)、スチレンーブタジエンゴム(SBR)、
アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプ
レンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられ
る。ゴム成分としては、天然ゴムやジエン系合成ゴムを
単独で用いてもよく、また二種以上を組み合わせて用い
てもよい。
【0013】本発明のゴム組成物に配合するシリカは、
30〜135m/gのセチルトリメチルアンモニウム
ブロミド吸着比表面積(CTAB)を有する。CTAB
が30m/g未満では、補強性が低く、また135m
/gを超えると、低燃費性の悪化を招く。補強性およ
び低燃費性等を考慮すると、CATBの好ましい範囲
は、70〜135m/gである。
【0014】本発明においては、シリカをゴム成分10
0重量部に対し、10〜120重量部配合する。この配
合量が10重量部未満では、十分なウェット性能が得ら
れず、120重量部を超えると、ゴム組成物に要求され
る他の物性が低下するおそれがある。シリカの好ましい
配合量は、20〜80重量部の範囲である。
【0015】本発明に用いる有機短繊維としては、特に
制限はないが、脂肪族ポリアミド短繊維、芳香族ポリア
ミド短繊維、ポリエステル短繊維、ポリオレフィン短繊
維、ポリビニルアルコール短繊維およびセルロース短繊
維が好ましい。
【0016】脂肪族ポリアミドとして、ナイロン6、ナ
イロン66、ナイロン6−ナイロン66共重合体、ナイ
ロン610、ナイロン612、ナイロン46、ナイロン
11、ナイロン12、ナイロンMXD6、脂肪族ジアミ
ンと芳香族ジカルボン酸との重縮合体等が挙げられる。
【0017】芳香族ポリアミド短繊維としては、ケブラ
ー、トワロン等のパラアミド繊維や、ノーメックス等の
メタアラミド繊維が挙げられる。ポリエステルとして
は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、芳香
族ポリエステル等が挙げられ、ポリオレフィンとして
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。な
お、マレイン酸等の変性剤で変性したポリオレフィンも
好適に使用することができる。ポリビニルアルコール短
繊維としては、ビニロン等が挙げられ、セルロース短繊
維としては、レーヨン等が挙げられる。
【0018】かかる有機短繊維は、0.05〜50μm
の平均径と、10〜2000μmの平均長を有する。平
均径が0.05μm未満の場合、弾性率向上効果が十分
でなく、50μmを超えると、耐摩耗性の低下を招く。
特に、平均径は0.1〜30μmの範囲が好ましい。ま
た、平均長が10μm未満の場合、弾性率向上効果が十
分でなく、2000μmを超えると、耐摩耗性が悪化す
る。特に、平均長は50〜1000μmの範囲が好まし
い。また、本発明においては、有機短繊維が10以上の
平均長/平均径の比を有するのが好ましい。
【0019】有機短繊維は、ゴム成分およびシリカ並び
に他の配合添加剤と共に混練してもよいが、生産性の観
点から、予め少量のゴム成分と混練してゴムー短繊維マ
スターバッチを形成し、これをゴム成分、シリカおよび
他の配合添加剤と共に混練してもよい。かかるマスター
バッチとして、ポリオレフィンとジエン系エラストマー
とからなるマトリックスに脂肪族ポリアミドを微細繊維
状に分散させたものを好適に用いることができる。
【0020】本発明のゴム組成物において、有機短繊維
はゴムマトリックスと化学的に結合しており、その配合
量は、ゴム成分100重量部に対し1〜20重量部であ
る。配合量が1重量部未満の場合、弾性率向上効果が十
分でなく、20重量部を超えると、耐摩耗性の低下を招
く。好ましい配合量は、2〜15重量部の範囲である。
【0021】本発明のゴム組成物には、所要に応じて、
通常ゴム業界で用いられる各種配合添加剤、たとえば加
硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、軟化
剤、亜鉛華、ステアリン酸等を含有させることができ
る。
【0022】本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム
組成物をトレッド部、ベーストレッド部、サイドトレッ
ド部の少なくとも一つに適用してなる。特に、該ゴム組
成物をベーストレッド部に用いると、低燃費および優れ
たウエット性とを両立させながら、操縦安定性および耐
摩耗性が著しく向上する。
【0023】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、これら実施例によりなんら限定されるもので
はない。なお、シリカおよび加硫ゴムの物性は、下記の
要領に従い測定した。 (1)CTABの測定 ASTM D3765−92記載の方法に準拠して実施
した。ただし、シリカ表面に対するセチルトリメチルア
ンモニウムブロミド1分子当たりの吸着断面積を35平
方Åとしてセチルトリメチルアンモニウムブロミドの吸
着量から比表面積を算出した。
【0024】加硫ゴムの物性 (2)弾性率 東洋精機(株)製のレオログラフソリッドを用いて、幅
5mm,厚さ2mmの加硫サンプルを、温度30℃,初
期荷重150g,サンプル挟み幅2cm,動的引張歪1
%,周波数50Hzで測定した時の貯蔵弾性率E‘の値
を、比較例1を100として指数表示した。値が大きい
ほど、弾性率が高く、タイヤブロックの剛性が高くな
る。 (3)耐摩耗性 ランボーン摩耗試験機を用い、BS規格903D法に準
じた方法により、接地圧5kg/cm、スリップ率4
0%にて測定し、比較例1をコントロールとして次式に
より算出した。 耐摩耗性=(コントロールの損失重量/供試片の損失重
量)x100
【0025】実施例1〜5,比較例1〜2 SBR0120(JSR(株)製、スチレンブタジエン
ゴム)137.5重量部(ゴム成分:100重量部、伸
展油:37.5重量部)に、種々の配合材を表1に示す
配合処方に従って配合してゴム組成物を作成し、これを
150℃、30分間の条件で加硫し、その物性を測定し
た。結果を表1に示す。
【0026】次いで、各ゴム組成物をトレッド部に適用
してタイヤサイズ185/65R14の乗用車用空気入
りラジアルタイヤを作製した。このタイヤを乗用車に取
り付け、転がり抵抗を下記のようにして測定して表1に
示すような結果を得た。
【0027】転がり抵抗 190kPaの内圧を充填した各タイヤを、外径が17
07.6mm,幅が400mmのスチール平滑面を有す
る回転ドラムに、440kgfの力で押圧して80km
/時で回転させた時のタイヤ軸の転がり抵抗(F)を
次式によって求めた。 F=Ftx(1+rT/R) Ft: 軸上の転がり抵抗−スキム値 R: ドラムの半径 rT: タイヤの転動負荷半径
【0028】
【表1】 *1 : デクサ社製、ULTRASIL VN3 ( CTAB:165m2/g) *2 : ローディア社製、ZEOSIL 1115MP ( CTAB:112m2/
g) *3 : 日本シリカ工業社製、ニップシールG300 ( CTAB:
103m2/g) *4 : デクサ社製、ULTRASIL VN2 ( CTAB:126m2/g) *5 : γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
変性6−ナイロン/天然ゴム/高密度ポリエチレンを
1:1.15:0.86の比で混合して、天然ゴム中に
高密度ポリエチレンと共に分散している6−ナイロン短
繊維(平均径 0.4μm 平均長 200μm) *6 : マレイン酸変性ポリプロピレン短繊維(平均径
20μm 平均長 500μm) *7 : ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスル
フィド *8 : N-フェニル-N′-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニ
レンジアミン *9 : 1,3-ジフェニルグアニジン *10 : ジベンゾチアジルジスルフィド *11 : シクロヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンア
ミド
【0029】表1の結果から明らかなように、本発明に
よるゴム組成物は、低い転がり抵抗を維持しながら、弾
性率を向上させることにより、優れた操縦安定性と耐摩
耗性とを得ることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、天然ゴムやジエン系合
成ゴムに対し、特定の物性を有するシリカと、特定の物
性を有する有機短繊維とを所定の割合で配合したゴム組
成物を提供し、これを空気入りタイヤのトレッドの所定
部位に用いることにより、操縦安定性、耐摩耗性、ウェ
ツト性を犠牲にすることなく、優れた低燃費性を得るこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 9/00 C08L 9/00 23/00 23/00 23/26 23/26 77/00 77/00 101/00 101/00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】天然ゴムおよび/またはジエン系合成ゴム
    100重量部に対し、30〜135m/gのセチルト
    リメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTA
    B)を有するシリカ10〜120重量部と、0.05〜
    50μmの平均径と、10〜2000μmの平均長を有
    する有機短繊維1〜20重量部とを配合してなることを
    特徴とするゴム組成物。
  2. 【請求項2】前記有機短繊維が脂肪族ポリアミド、芳香
    族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリビ
    ニルアルコールおよびセルロースのいずれかよりなるこ
    とを特徴とする請求項1記載のゴム組成物。
  3. 【請求項3】前記有機短繊維が、ゴムマトリックスと化
    学的に結合してなることを特徴とする請求項1記載のゴ
    ム組成物。
  4. 【請求項4】前記有機短繊維が、ポリオレフィンとジエ
    ン系エラストマーとからなるマトリックスに脂肪族ポリ
    アミドを微細繊維状に分散させたものであることを特徴
    とする請求項1記載のゴム組成物。
  5. 【請求項5】前記有機短繊維が、マレイン酸変性ポリオ
    レフィンよりなることを特徴とする請求項1記載のゴム
    組成物。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成
    物を、トレッド部、ベーストレッド部、サイドトレッド
    部の少なくとも一つに用いたことを特徴とする空気入り
    タイヤ。
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